Төмрийн батерей: Тогтвортой батерейны үйлдвэрлэлийн ирээдүй

• Зохиогчийн тухай:
• Зохиогчийн нэр

  Quantumrun Foresight
• 9 болтугай 2024

Үзэл баримтлалын хураангуй

Төмрийн батерей нь эрчим хүчний өндөр нягтралтай төдийгүй байгаль орчин, аюулгүй байдлын сул талуудаараа алдартай лити-ион батерейг ашиглахаас хол байх ирээдүйтэй замыг санал болгож байна. Төмөр, агаар зэрэг нийтлэг бөгөөд аюулгүй материалыг ашигладаг төмрийн батерей нь эрчим хүчийг илүү урт хугацаанд хадгалах чадвартай, байгаль орчинд ээлтэй, эрчим хүч хадгалахад илүү өргөн хүрээтэй шийдлийг амлаж байна. Энэхүү өөрчлөлт нь орон сууц, үйлдвэрлэлд эрчим хүчийг хэрхэн хадгалж, ашиглаж байгааг өөрчилж, сэргээгдэх эрчим хүчний хангамжийг илүү тогтвортой байлгахад хүргэж болзошгүй юм.

Төмрийн батерейны контекст

Төмрийн батерей нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, зөөврийн электрон хэрэгсэл, цахилгаан эрчим хүчний сүлжээ хадгалах шийдлүүдийн зах зээлд ноёрхож буй лити-ионыг өөр хувилбар юм. Эрчим хүчний өндөр нягтралтай литийн ион батерейнууд нөөцийн хүртээмж, аюулгүй байдлын асуудалтай тулгардаг. Үүний эсрэгээр төмрийн батерей нь төмөр, агаар, зарим тохиолдолд давс, ус гэх мэт элбэг дэлбэг, хоргүй материалыг ашигладаг. Энэхүү найрлага нь литийн олборлолт, батерейг зайлуулахтай холбоотой байгаль орчин, аюулгүй байдлын асуудлыг авч үздэг.

1960-аад оны НАСА-гийн туршилтаас хойшхи Form Energy болон судалгааны санаачилга зэрэг компаниудын судалсан төмөр-агаарын батерейны үйл ажиллагааны зарчим нь "урвуу зэврэх" цахилгаан химийн процесс дээр суурилдаг. Энэ процесс нь агаарт төмрийг исэлдүүлэн энерги хуримтлуулж, төмрийн ислийг дахин төмр болгон бууруулж энерги ялгаруулдаг. Энэ механизм нь хэмнэлттэй, өргөтгөх боломжтой хадгалах боломжийг олгодог. Түүгээр ч зогсохгүй төмрийн агаарын батерей нь лити-ион батерейны санал болгодог ойролцоогоор дөрвөн цагтай харьцуулахад 100 цаг хүртэл илүү удаан хадгалагддаг.

2022 онд цэвэр эрчим хүчний компани ESS нь шингэн электролитийн уусмалыг ашигладаг төмрийн урсгалтай батерейг бүтээж, эрчим хүч хадгалах хүчин чадлыг эрчим хүч үйлдвэрлэх хүчин чадлаас салгах боломжтой болсон. Энэхүү загвар нь эрчим хүчний хуримтлалыг хэмнэлттэй хэмжээгээр нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь сүлжээний хадгалалтын хэрэгцээг хангах, сэргээгдэх эрчим хүчний хангамжийг тогтворжуулахад чухал ач холбогдолтой юм. ESS болон Портланд Женерал Электрик компаниудын хамтын ажиллагаа нь төмрийн батерейны томоохон байгууламж барих нь төмрийн батерейны цахилгаан эрчим хүчний сүлжээний уян хатан чанарыг сайжруулж, сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрт шилжих шилжилтийг дэмжих боломжийг улам бүр хүлээн зөвшөөрч байгааг харуулж байна.

Сөрөг нөлөө

Төмрийн батерей улам өргөн тархах тусам айл өрхүүдэд нарны хавтан гэх мэт сэргээгдэх эх үүсвэрээс үйлдвэрлэсэн илүүдэл эрчим хүчийг хуримтлуулж, тогтворгүй сүлжээний системээс хамааралгүй болж, эрчим хүчний зардлыг бууруулж чадна. Энэхүү өөрчлөлт нь хувь хүмүүст эрчим хүчний зах зээлд идэвхтэй оролцох боломжийг олгож, эрэлтийн оргил үед илүүдэл эрчим хүчийг сүлжээнд буцааж зарах боломжийг олгоно. Түүгээр ч зогсохгүй төмрийн батерейны аюулгүй байдал, байгаль орчинд үзүүлэх ашиг тус нь гэрт байгаа аюултай материалын талаархи санаа зовнилыг бууруулж чадна.

Компаниудын хувьд төмрийн батерейны технологи руу шилжих нь шинээр гарч ирж буй энэ чиг хандлагыг хөшүүрэг болгохын тулд стратеги, үйл ажиллагаагаа өөрчлөх шаардлагатай байгааг харуулж байна. Цахилгаан эрчим хүч, сэргээгдэх эрчим хүч нийлүүлэгч зэрэг томоохон хэмжээний эрчим хүч хадгалах шийдлүүдийг шаарддаг үйлдвэрүүд төмрийн батерейг эрчим хүчний хангамж, нийлүүлэлтийг зохицуулах, ялангуяа ачаалал багатай үед хэмнэлттэй арга замыг олох боломжтой. Энэ хандлага нь эрчим хүчний үнийг илүү тогтвортой болгож, сүлжээний найдвартай байдлыг сайжруулж, сэргээгдэх эрчим хүчний төслүүдэд цаашид хөрөнгө оруулахыг дэмжинэ. 

Орон нутгийн болон үндэсний эрх баригчид байгаль орчныг хамгаалахын тулд цэвэр эрчим хүч хадгалах шийдлүүдийн татаас эсвэл батерейг дахин боловсруулах стандарт зэрэг төмрийн батерейг нэвтрүүлэхийг дэмжих зохицуулалт, урамшууллыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байж магадгүй юм. Олон улсын хэмжээнд төмрийн батерейны технологийг судлах, хөгжүүлэх чиглэлээр хамтран ажиллах нь эрчим хүчний бодлогын гол цэг болж, дэлхийн хэмжээнд хямд, цэвэр эрчим хүч хадгалах шийдлүүдийн хүртээмжийг дэмжих болно. Энэхүү хандлага нь төмрийн нөөцөөр баялаг улс орнууд дэлхийн эрчим хүчний зах зээлд стратегийн ач холбогдолтой болж болзошгүй тул эрчим хүчний аюулгүй байдлын бодлогод нөлөөлж болзошгүй юм.

Төмрийн батерейны үр дагавар

Төмрийн батерейны үр дагавар нь дараахь зүйлийг агуулж болно. 

• Төмрийн нөөц ихтэй бүс нутагт ажлын байр нэмэгдүүлэх, орон нутгийн эдийн засгийг сайжруулах, ажилгүйдлийн түвшинг бууруулах.
• Дэлхийн эрчим хүчний зах зээл төмрийн батерей үйлдвэрлэх томоохон хүчин чадалтай орнууд руу шилжиж, олон улсын худалдааны динамикийг өөрчилсөн.
• Сүлжээний тогтвортой байдлыг сайжруулж, цахилгаан тасрах явдлыг бууруулж, олон нийтийн аюулгүй байдал, амьдралын чанарыг сайжруулсан.
• Сэргээгдэх эрчим хүчний нөөцийн зардлыг бууруулж, орлого багатай өрхүүдэд ногоон технологийг илүү хүртээмжтэй болгох.
• Төвлөрсөн бус, олон нийтэд түшиглэсэн эрчим хүчний үйлдвэрлэл, хадгалалтын системд анхаарлаа хандуулсан эрчим хүчний салбарын шинэ бизнесийн загварууд.
• Засгийн газрууд тогтвортой эрчим хүч хадгалах шийдлүүдийн судалгаа, хөгжилд илүү их хөрөнгө оруулалт хийж, бусад салбарт технологийн дэвшилд хүргэдэг.
• Төмрийн нийлүүлэлтийн сүлжээг хангахад улс төрийн анхаарал хандуулж, шинэ эвсэл, мөргөлдөөнд хүргэж болзошгүй.
• Эрчим хүчнээс хамааралгүй орон сууц, бизнест хэрэглэгчийн эрэлт нэмэгдэж байгаа нь орон сууцны болон арилжааны эрчим хүчний шийдлүүдэд инновацийг бий болгож байна.

Анхаарах асуултууд

• Төмрийн батерейны технологийн хөгжил таны электрон бараа, тээврийн хэрэгсэл худалдан авах шийдвэрт хэрхэн нөлөөлж болох вэ?
• Сайжруулсан эрчим хүчний нөөцийн систем танай бүс нутагт яаралтай тусламжийн бэлэн байдал, хариу арга хэмжээ авахад хэрхэн нөлөөлж болох вэ?